Создание более высокого стандарта с помощью комплексных обновлений «двойного эффекта»
В области сверхвысокомощных лазерных источников (версии для резки) мощностью выше 20 кВт Raycus стремится удовлетворить требования клиентов. Основываясь на обширных данных использования клиентами и многочисленных технических обменах и тестированиях с ведущими производителями режущих головок, Raycus установил более высокий корпоративный стандарт, превосходящий отраслевые и международные нормы. Это достижение позволяет комплексно повысить эффективность и производительность резки за счёт системного согласования.
Стандарт сердечника волокна и M2 от Raycus
Для сверхвысокомощных лазерных источников достижение отличных результатов применения требует не только выхода сердечника волокна. Необходимо соответствие между сердечником волокна и значением M2 для достижения оптимальной производительности. Если общее качество системы лазерного источника обычное, и сердечник волокна просто уменьшается без пропорционального снижения качества пучка (M2 или BPP), становится крайне сложно добиться удовлетворительных результатов резки. Например, для лазерного источника мощностью 20 000 Вт с выходом 100 мкм, учитывая лучшие результаты резки и совместимость с толстыми и тонкими листами, оптимальное значение M2 должно быть около 11.
Мы предлагаем выходы с сердечником волокна от 100 мкм до 150 мкм для лазерных источников мощностью от 20 кВт до 60 кВт, строго контролируя диапазон M2. Такой подход позволяет плавно регулировать процессы резки от низкой до высокой мощности, минимизируя различия между моделями одного типа.
Стандарт M2 от Raycus：
Рисунок 1: Иллюстрация теста качества пучка
Рисунок 2: Измеренное качество пучка лазерного источника Raycus 40 кВт
Стандарт комплексного угла расходимости:
Хотя M2 представляет 86,5% распределения энергии, он подходит только для описания одномодовых или почти одномодовых лазерных источников. Чтобы учесть свойства многомодовых лазерных источников, Raycus разработал концепцию комплексного угла расходимости — используя описание 99,84% для охвата полного угла расходимости энергии. Этот стандарт устраняет проблемы, часто встречающиеся в традиционных лазерных источниках, такие как перегрев из-за чрезмерной защиты, прямой нагрев коллиматоров, чрезмерное рассеяние в защищённом режиме, выгорание апертуры и нагрев сопла. Высокомощные волоконные лазерные источники Raycus лидируют на рынке и достигают наивысшего объёма отечественных поставок благодаря этому строгому стандарту.
Стандарт угла расходимости Raycus: 20 кВт до 60 кВт, общий угол расходимости (99.84%, полуугол) ≤ 0.13
Рисунок 3: Иллюстрация ожога и отражения на апертуре луча из-за чрезмерного угла расходимости
Решение проблемы повреждения апертуры и обеспечение стабильной работы резки
Причина установления комплексного стандарта угла расходимости в том, что большинство высокомощных режущих головок на рынке имеют оптический апертурный диаметр около 0.13. Таким образом, коллиматоры ограничивают свет лазерного источника перед апертурой, ограничивая избыточный или рассеянный свет. Если доля избыточного света (рассеянного света) слишком велика, это означает, что общий угол расходимости лазерного источника слишком большой, что может привести к повреждению апертуры. Более того, из-за дифракции на краю апертуры часть рассеянного света будет облучать коллиматор, вызывая сильные тепловые эффекты и нестабильную резку.
Рисунок 4: Иллюстрация светового пути со стандартом Raycus, минимальное рассеяние света
Нелинейный стандарт
Для удовлетворения растущего спроса на эффективную обработку крупноформатных и толстых пластин мощность лазерных источников постоянно увеличивается. Однако это приводит к нелинейным эффектам и усиленному возбуждению Рамановского рассеяния (SRS) в передающих оптических волокнах из-за уменьшения размера сердечника волокна и увеличения длины.
Нелинейный стандарт Raycus: 20 кВт до 60 кВт, эффект SRS: ≥ 30 дБ @100% мощности
Рисунок 5: Нелинейный спектр лазерного источника 30 кВт, 100 μm, 30 м
Независимость стандартов
Каждый стандарт сохраняет свою независимость, и ни один стандарт не жертвует другим. Продукты Raycus с ультра-высокой выходной мощностью от 20 кВт до 60 кВт, с волоконным сердечником от 100 μm до 150 μm, не идут на компромисс ни по одному стандарту, даже при увеличении длины кабеля или мощности. Стандартная конфигурация кабеля для высококачественных лазерных источников Raycus составляет от 20 м до 40 м и может быть настроена для большей длины.
Достижение более высоких стандартов, основанных на многолетних технических накоплениях
Для достижения более высоких стандартов Raycus опирается на многолетние технические накопления и с 2021 года достиг серии прорывов. К ним относятся достижения в технологии контроля качества луча, активного контроля угла расходимости (обозначенной как "A") и технологии подавления нелинейных эффектов (обозначенной как "S").
Рисунок 6: Сравнение до и после контроля качества луча
Рисунок 7: Сравнение до и после активного контроля угла расходимости
Рисунок 8: Каскадные наклонные решётки для подавления SRS
Технология подавления нелинейностей (внутренний код Raycus S, подавление SRS)
Раманский подавитель работает, фильтруя рамановские семена, создаваемые модулем, через наклонные решётки Брегга, предотвращая усиление рамановских семян в части передачи мощности, не являющейся источником, одновременно изолируя часть передачи мощности и внешний оптический путь от рамановской обратной связи к модулю. Однако в настоящее время существуют определённые проблемы с рамановскими решётками. Для достижения глубокой полосы пропускания фильтра требуется большой коэффициент хира и большая длина. Это требует значительно более высокой сложности гравировки и затрат, а увеличение коэффициента фильтрации требует увеличения глубины настройки, что может привести к увеличению потерь и даже повлиять на качество луча.
Поэтому Raycus, исходя из вышеуказанных недостатков, применил каскадную наклонную решётку. Последовательное соединение двух наклонных решёток позволяет достичь более широкого фильтрующего эффекта и снизить стоимость, тем самым поддерживая низкую нелинейность модуля.
Рисунок 9: Каскадный рамановский подавитель с двойными решётками
Система более высокого стандарта, обеспечивающая впечатляющие результаты применения
С момента выпуска лазерного источника 60 кВт в 2023 году Raycus привлек значительное внимание на рынке благодаря своим выдающимся преимуществам в резке. Сравнение скоростей резки нержавеющей стали разной толщины между лазерными источниками 60 кВт, 40 кВт и 30 кВт демонстрирует заметное преимущество 60 кВт источника, особенно для нержавеющих стальных пластин толщиной более 50 мм. Реальные кадры резки лазерным источником 60 кВт нержавеющей стали толщиной 70 мм и 125 мм демонстрируют блеск его резательных характеристик.
Рисунок 10: Сравнение скорости резки для лазерных источников 60 кВт, 40 кВт и 30 кВт на нержавеющей стали
Лидируя и устанавливая стандарты: высококачественное развитие сверхмощных лазерных источников
Вступая в 2023 год, Raycus считает, что развитие промышленных волоконных лазерных источников выходит за рамки простого увеличения мощности — Raycus уже достиг 100 кВт лазерного источника в 2021 году. Будущее развитие лазерных источников мощностью выше одного мегаватта должно сосредоточиться на комплексном улучшении качества лазерного источника. Raycus продолжает стремиться к техническим прорывам и инновациям в продуктах, активно создавая более высокий стандарт системы качества, предоставляя высококачественные волоконные лазерные источники глобальным клиентам и способствуя высококачественному развитию отечественных лазерных источников.
